[发明专利]一种利用表层土壤静态测量土壤潜势氡浓度的方法及装置

摘要

一种对表层土壤采样测量土壤潜势氡浓度的方法及装置，通过建立氡在土壤中运移与分布的微分方程，再利用闭环气路测量装置内氡浓度的变化规律建立变化规律算式，通过改变测量装置体积测出在不同体积下的测量装置内的氡浓度，计算得出氡的产生率A和土壤孔隙率η，从而得到土壤潜势氡浓度。本发明通过计算得出准确的氡产生率A和土壤孔隙率η，从而获得准确的土壤潜势氡浓度，采样测量过程及计算方法简单，降低了测量难度，节约了测量成本。

主权项

1.一种利用表层土壤静态测量土壤潜势氡浓度的方法，其特征在于：包括采样过程和测量计算过程；S1、采样过程：利用通过螺纹连接有环刀手柄、体积为V的钢制环刀，切割自然状态的土壤，使土样充满其中，不可左右摇动，以使土壤自然结构不被破坏，直到环刀全部压入土中，然后用小铲将环刀从土中挖出，取下手柄，并用小刀仔细沿环刀两端边缘修整削平，切除多余的土壤；修整完成后，将取好样的环刀上端盖上滤膜，下端盖上密封盖；然后再通过螺纹连接环刀手柄组成土壤切割装置，土壤切割装置通过气路管道与测氡仪和气泵连接，组成一个闭环气路测量装置；S2、测量计算过程：在一维稳定状态下，只考虑均匀土壤介质中氡的扩散作用，建立氡在土壤中运移与分布的微分方程如下：式中，De为氡的有效扩散系数，单位为m2·s‑1；C(x)为土壤中深度为x处的氡浓度，单位为Bq·m‑3；x为土壤深度，单位为m；λ为氡的衰变常数，其值为2.1×10‑6s‑1；η为土壤孔隙率，其为无量纲数；A为土壤中氡的产生率，单位为Bq·m‑3·s‑1；由于土壤表面空气氡浓度很低，得到边界条件：C|x＝0＝0.土壤无穷深处，土壤氡浓度不可能为无穷大，得到边界条件：C|x＝∞有界；对式(1)求解并带入边界条件得到：土壤潜势氡浓度为土壤无穷深处的氡浓度，即：启动气泵，将测量装置内氡混合均匀，测量装置中氡浓度的变化规律如下：式中，V1是采样土壤的体积；V3是测量装置气路及测氡仪内空间总体积；C(t)为时间为t时测量装置内的氡浓度，单位为Bq·m‑3；当测量装置内氡浓度趋于稳定时，由测氡仪对测量装置内的氡浓度进行测量，氡浓度记为C₁，此时式(1)变化为：停止气泵，在测量装置气路中添加一个体积为V4的空腔，启动气泵，待测量装置内氡浓度再次趋于稳定时，此时氡浓度为C2，有：将相关参数代入式(5)、式(6)求解，得到土壤中氡的产生率A和土壤孔隙率η；将A和η的值代入式(3)，求得土壤潜势氡浓度。